嵌入式单轴控制器的设计与实现.pdf

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1、第8期组合机床与自动化加工技术No．82014年8月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueAug．2014文章编号：1001—2265(2014)08—0062—05DOI：10．13462／j．cnki．mmtamt．2014．O8．018嵌入式单轴控制器的设计与实现米黄昭县，王志成，赵鸿博'(1．中国科学院大学，北京100049；2．中国科学院沈阳计算技术研究所，沈阳l10168；3．沈阳高精数控技术有限公司，沈阳110168)摘要：

2、针对传统单轴控制系统中成本高、连接复杂、通讯带宽受限等问题，文章基于高性能可重构伺服驱动器设计实现了一种嵌入式单轴控制器。首先提出了一种嵌入式伺服控制系统体系结构；然后在此基础上设计实现了解释器和运动控制器，并对加减速算法做了一定的研究；最后开发和搭建了嵌入式单轴控制系统，并通过实验证明了系统的可用性。关键词：伺服驱动；嵌入式单轴控制器；解释器；运动控制器中图分类号：TH165；TG659文献标识码：AEmbeddedSingle——axisControllerDesignandImplementa

3、tionHUANGZhao—xian’一．WANGZhi—cheng．ZHAOHong—bo’(1．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；2．ShenyangInstituteofComputingTechnologyofChineseAcademyofSciences，Shenyang110168，China)Abstract：Toresolveproblemsofhigh—cost，connectedcomplexand

4、limitedcommunicationbandwidthintraditionalsingle—axiscontrolsystem，thepaperdesignedandimplementedanembeddedsingle—axiscontrol—ler，whichisbasedhigh—performancereconfigurableservodrives．Firstly，thepaperproposedanembeddedservocontrolsystemarchitecture；The

5、n，onthisbasis，designedandimplementedtheinterpreterandmotioncontroller；Finally，developedandconstructedtheembeddedsingle—axiscontrol，andthroughexperimentsprovedthatthesystemavailability．Keywords：servodrive；embeddedsingle—axiscontroller；interpreter；motion

6、controller动器具有加减速控制和解释执行运动控制程序的功0引言能，降低了系统成本，增加了系统的灵活性。在工控领域中，单轴运动是最基本、最常见的运1总体结构设计动，因此设计结构简单、控制灵活、成本低廉的单轴控制系统一直是国内外伺服系统研发中的热点。1．1时序问题传统的单轴控制系统采用单轴控制器+伺服驱动典型的轴控制系统如图1所示，包括轴控制器、伺器的分立方式。首先，这种分立方式中单轴控制器和服驱动器和被控对象三个部分。轴控制器根据上位机伺服驱动器是独立的产品，成本较高，而且二者间连接传递的运动

7、参数完成加减速控制，将位移指令传递给复杂，通讯时延较长。再者，传统单轴控制器只是完伺服驱动器；伺服驱动器进行速度位置闭环矢量控制，成加减速控制，在上层仍需要一个复杂的数控系统解将驱动信号传递给伺服电机，完成伺服控制。释执行运动控制程序，这在一些简单的应用中无疑是轴控制器一般由CNC或PLC实现，伺服驱动器一极大的浪费。般采用功能强大的DSP，并且基于实时操作系统控制近年来随着微电子技术的迅猛发展，伺服驱动器平台。二者分属于不同的硬件，运行于不同的CPU，相的硬件性能得到很大提高，有更多的资源来支持复

8、杂对独立，不存在复杂的时序问题。功能的实现，使单轴控制器的功能集成在伺服驱动器嵌入式单轴控制器如图1虚框所示，将轴控制器中成为可能。和伺服驱动器集成在一起，但并不是简单地集成到一基于以上两点，本文设计实现了一种嵌入式单轴块电路板上，而是使两者共用一个高性能CPU，需要解控制器，并将其嵌入到高性能伺服驱动器中，使伺服驱决复杂的时序问题。因此需要良好的系统结构设计才收稿日期：2013—12—02基金项目：”高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项：高档数控机床、数控系统及